[法學(xué)]緒論第一部分(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-02-21 20:35:57 本頁(yè)面
【正文】 ， 美國(guó)科學(xué)家梅曼 （ Maiman） 發(fā)明了第一個(gè)紅寶石激光器 ） ， 是光學(xué)上的一項(xiàng)重大革命 ， 也是 20世紀(jì)最主要的重大科學(xué)發(fā)明之一 。 激光的理論基礎(chǔ) ： 1917年愛(ài)因斯坦在輻射理論中提出受激發(fā)射的概念 。 電與光的碰撞－ 第 3個(gè)回合 ? 提供了光頻波段的相干電磁波振蕩源 。 ? 無(wú)線電頻率下的許多電子學(xué)的概念 、 理論和技術(shù)原則上均可延伸到光頻波段 ， 如振蕩 、 放大 、 倍頻 、 混頻 、 參量 、 調(diào)制 、 信息處理 、 通信 、 雷達(dá)以至計(jì)算機(jī)等 。 ? 激光的發(fā)明 、 低損耗光纖的研制成功 、 半導(dǎo)體光電器件的發(fā)展 ， 使光學(xué)迅速進(jìn)入近代高新技術(shù)舞臺(tái) ， 并對(duì)近代科學(xué)技術(shù)和人類社會(huì)生活產(chǎn)生巨大的影響 。 激光器發(fā)明的意義 “ 瓶頸 ” 現(xiàn)象 ① 電子是荷電粒子 ， 在基本粒子中雖屬 “ 輕子 ” 一類 ， 靜止質(zhì)量 m： ?1031kg。 ② 電子的馳豫時(shí)間 （ 開(kāi)關(guān)時(shí)間 ） ：大約在 109s量級(jí) 。 ③ 交換時(shí)間 、 最高工作頻率 （ 100GHz） 受到限制 。 展望 21世紀(jì) ， 人類將生活在高度信息化的社會(huì)中 ， 必須尋找一種 新的信息載體 來(lái)突破電子學(xué)的 “ 瓶頸 ” 效應(yīng) 。 各種基本粒子中 ， 什么粒子可作為信息載體 ？ “ 輕子 ” ： 只有 “ 光子 ” 和 “ 中微子 ” 光子容易產(chǎn)生 ， 通過(guò)光電效應(yīng)等容易接收 、 檢測(cè)； 光子的工作頻率更高 （ 光頻在 1014Hz量級(jí) ） ； 無(wú)靜止質(zhì)量 ， 馳豫時(shí)間可達(dá) 1015秒 ， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于電子 。 光傳播的速度就是光速 （ 100THz） 。 顯然光子作為新的信息載體是十分適當(dāng)?shù)?。 質(zhì)子與中子： 質(zhì)量比電子大 1840倍 ， 其馳豫頻率比電子小幾個(gè)數(shù)量級(jí) ， 且這種粒子不易產(chǎn)生 ， 也不易接收 、 檢測(cè) ， 顯然它們是不適合的 。 “ 瓶頸 ” 現(xiàn)象 ? 激光與普通光相比： 譜線窄 、 方向性好 、 亮度高 ， 是一種頻率和相位都一致的相干光 ， 其特性與無(wú)線電波相似 ， 是一種理想的光載波 。 ? 激光可以象無(wú)線電波一樣用于通信技術(shù)： 激光與熱輻射光（ 如太陽(yáng)光 、 電燈光等 ） 的關(guān)系如同無(wú)線電波與電火花產(chǎn)生的電磁波一樣 。 熱輻射光和電火花都不能用于信息技術(shù) 。 因此 ，激光器的出現(xiàn)使光波通信進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段 。 4. 光子學(xué)的發(fā)展進(jìn)程 1960年 7月 8日 ， 美國(guó)科學(xué)家梅曼 （ Maiman） 發(fā)明了第一個(gè)紅寶石激光器 。 光波頻率比微波 （ 1010Hz） 和毫米波 （ 1011Hz） 高幾個(gè)數(shù)量級(jí) 。 激光的出現(xiàn) ， 相當(dāng)于從毫米波向更高頻率的發(fā)展 ， 可以極大地增加通信容量 ，從而引起了通信研究工作者的極大興趣 ， 使激光很快在通信領(lǐng)域里得到了應(yīng)用 。 4. 光子學(xué)的發(fā)展進(jìn)程 ? 紅寶石激光器發(fā)明后不久 ， 各種不同材料的激光器相繼出現(xiàn)： HeNe激光器 、 CO2激光器等 。 ? 緊接著 ， 美國(guó)麻省理工學(xué)院利用 HeNe激光器和 CO2激光器 ， 模擬無(wú)線電通信進(jìn)行了 激光大氣傳輸試驗(yàn) 。 激光大氣傳輸試驗(yàn) — 具有 “ 靠天吃飯 ” 的通信方式的致命弱點(diǎn) 反復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果表明：晴朗天氣 ， 通信穩(wěn)定可靠 ， 距離較長(zhǎng) ， 但在不良天氣 ， 通信極不穩(wěn)定甚至中斷 ， 不能做到 “ 全天候 ” 通信 ， 這點(diǎn)是一個(gè)好的通信系統(tǒng)不能允許的 。 4. 光子學(xué)的發(fā)展進(jìn)程 大氣光波通信不穩(wěn)定的主要原因： 光波在大氣中傳輸受到大氣層中變化無(wú)常的氣候條件所影響 ， 光波能量損失嚴(yán)重 。 如：大氣湍流 、 雨 、 霧 、 雪 、 大氣灰塵和自然輻射對(duì)光波能量的吸收和散射 ，天空中的鳥(niǎo)類和各種飛行物 ， 使光波在傳輸過(guò)程中能量迅速衰減 ， 嚴(yán)重影響通信的穩(wěn)定性和可靠性 。 光波通信轉(zhuǎn)人地下： 為了使光波不受大氣層中各種因素的干擾 ， 人們將光波的傳輸轉(zhuǎn)入了地下 ， 進(jìn)行了光波地下傳輸?shù)母鞣N試驗(yàn) 。 開(kāi)發(fā)了透鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo)的光波傳輸系統(tǒng) 。 光波大氣通信： 不是人們?yōu)榱俗非箝L(zhǎng)距離大容量的一種理想的通信方式。 然而，光波通信的許多優(yōu)越性驅(qū)使人們?nèi)ミM(jìn)一步探索新的傳輸介質(zhì)。 透鏡波導(dǎo) 透鏡波導(dǎo)是在金屬或水泥管道內(nèi) ， 每隔 — 定距離安裝一個(gè)玻璃透鏡 ， 通過(guò)透鏡的作用將光波限制在管道內(nèi)傳輸以達(dá)到光波通信的目的 。 光波通信轉(zhuǎn)人地下 反射鏡波導(dǎo) 反射鏡波導(dǎo)的原理與透鏡波導(dǎo)相似 ， 不同之處是一個(gè)用會(huì)聚透鏡 ， 一個(gè)用反射鏡 。 上述傳輸方式完全可以消除大氣對(duì)光波傳輸?shù)母鞣N干擾。 理論上： 兩種波導(dǎo)都可行 。 實(shí)際應(yīng)用時(shí)： 遇到許多不可克服的困難 。 ? 現(xiàn)場(chǎng)施工十分復(fù)雜：對(duì)透鏡或反射鏡進(jìn)行嚴(yán)格校準(zhǔn)和牢固安裝； ? 將波導(dǎo)深埋 ， 或選擇人 、 車稀少的地區(qū)：防止地面對(duì)波導(dǎo)的影響； ? 轉(zhuǎn)彎時(shí) ， 需增加透鏡或反射鏡：彎度越大 ， 增加越多 ， 光能損耗也就越大 。 自然使系統(tǒng)造價(jià)昂貴 ， 并且調(diào)整 、 測(cè)試 、 維修都很困難 。 由此可見(jiàn) ， 這種地下的透鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo)是無(wú)實(shí)用意義的 。 光波通信轉(zhuǎn)人地下 在 “ 天空 ” 和 “ 地下 ” 都不能理想地傳輸光波的情況下 ， 有人對(duì)光波通信產(chǎn)生了悲觀情緒 ， 甚至有人主張放棄光波通信的研究 。 1965年左右 ， 光波通信的研究轉(zhuǎn)入低潮 。 成了不為人們所重視的 “ 冷門(mén) ” 。 1965年， 光波通信的研究轉(zhuǎn)入低潮 ? 高錕 （ K. C. Kao） 博士： 英籍華人 ，1933年生 ， 上海 。 ? 1966年 ， 高錕首次利用無(wú)線電波導(dǎo)通信的原理 ，提出了低損耗的光導(dǎo)纖維 （ 簡(jiǎn)稱光纖 ） 的概念 。認(rèn)為：電可以沿著導(dǎo)電的金屬導(dǎo)線遠(yuǎn)距離傳輸 ，光也應(yīng)能沿著可以導(dǎo)光的玻璃纖維傳輸 。 ? 在當(dāng)時(shí)最好的玻璃 ， 其損耗還處于每公里為1000dB左右的情況下 ， 他預(yù)見(jiàn)到 ， 只要設(shè)法消除玻璃中的各種雜質(zhì) ， 可使光的吸收減到非常小 ，生產(chǎn)出一種有實(shí)用意義的低損耗光纖是完全可能的 。 1966年， 高錕首次提出低損耗的光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖）的概念 ? 高錕 （ K. C. Kao） 博士： 英籍華人 ， 1933年生 ， 上海 。 2022年 10月 6日瑞典皇家科學(xué)院宣布 ， 將 2022年
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